بررسی عددی تاثیر ایجاد جریان چرخشی درون نازل و افزایش فشار تزریق بر روی کاویتاسیون و خصوصیات افشانه سوخت دیزل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه امام علی (ع)، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده

در این مقاله به­بررسی تاثیر تغییر هندسه و ایجاد جریان چرخشی درون نازل انژکتور و افزایش فشار تزریق بر شدت کاویتاسیون و مشخصات افشانه حاصل با استفاده از نرم­افزار Fire پرداخته شده است. بدین منظور پس از شبیه­سازی انژکتور با سوراخ نازل استوانه­ای و مخروطی همگرا و اعتبارسنجی نتایج عددی با نتایج تجربی موجود، از خان درون سوراخ نازل مخروطی همگرا و همچنین فشارهای تزریق متفاوت استفاده شده است. نتایج عددی نشان می­دهند که استفاده از خان منجر به افزایش زاویه مخروطی افشانه و کاهش طول نفوذ و قطر متوسط ذرات می­گردد. همچنین افزایش فشار تزریق منجر به افزایش طول نفوذ افشانه و کاهش زاویه مخروطی افشانه و قطر متوسط ذرات می­شود. به­منظور محاسبه مقادیر زاویه مخروطی افشانه از نرم­افزار MATLAB استفاده شده است. افزایش طول نفوذ افشانه در این حالت، احتمال آن­که پاشش سوخت به پیستون و یا دیواره­های سیلندر برخورد کند و در نتیجه آن مقدار هیدروکربن نسوخته افزایش و بازده موتور کاهش یابد، را افزایش می­دهد. بنابراین مشخصات افشانه سوخت از طریق تغییر هندسه نازل و فشار تزریق می­توانند کنترل شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]   Echouchene F., Belmabrouk H. and Le P. L., Numerical Simulation of Wall Roughness Effects in Cavitating Flow. Int J Heat Fluid Flow, Vol. 32, No.1, pp. 1068-1075, 2011.
[2]   Zuo Y. S., Guo X. L, Chuan C., Yu S. Y. and
Guo X. G., Numerical Investigation on Effects of Nozzle’s Geometric Parameters on the Flow and the Cavitation Characteristics within Injector’s Nozzle for a High-Pressure Common-Rail DI Diesel Engine. Energy Conversion and
Management, Vol. 89, pp. 843-861, 2015.
[3]    مهدی م. و سالاری م.، بررسی عددی تاثیر فاصله سوزن و شکل نشیمنگاه بر پدیده کاویتاسیون درون نازل انژکتور. مجله سوخت و احتراق، د. 8، ش. 2، ص 55-70، 1394.
[4]    خسروی س. و انصاری م.، بررسی اثر پارامترهای مختلف بر طول شکست اولیه جریان خروجی از نازل. مجله مهندسی مکانیک مدرس، د. 12، ش. 2، ص 125-133، 1391.
[5]   Mohammadi H., Jabbarzadeh P., Jabbarzadeh M., Shrevani-Tabar M. T., Numerical investigation on the hydrodynamics of the internal flow and spray behavior of diesel fuel in a conical nozzle orifice with the spiral rifling like guides. Fuel, Vol. 196, No. 5, pp. 419-430, 2017.
[6]   Battistoni M., Grimaldi C.M., Numerical analysis of injector flow and spray characteristics from diesel injectors using fossil and biodiesel fuels. Applied Energy, Vol. 97, pp. 656-666, 2012.
[7]    سهرابی ش. ، زندی ا. و شمس م.، بررسی عددی حفره­زایی در افشانه تزریق دیزل با استفاده از شبیه­سازی دوسیالی.  مجله تحقیقات موتور، د. 2، ش. 34، ص 41-49، 1393.
[8]   Shervani-Tabar M. T., Parsa S. and Ghorbani M., Numerical study on the effect of the cavitation phenomenon on the characteristics of fuel spray. Mathematical and Computer Modelling, Vol. 56, No. 5, pp. 105-117, 2012.
[9]   Jia M., Xie M.  and Liu H., Numerical Simulation of Cavitation in the Conical spray Nozzle for Diesel Premixed Charge Compression Ignition Engines. Fuel, Vol. 90, pp. 2652-2661, 2011.
[10] حاجی ­علی­ محمدی ا. ، فلاحی د. و میرسلیم س. م.، مطالعه عددی تاثیر استفاده از ریزسوراخ­ها برای انژکتور موتور دیزل سواری روی خصوصیات افشانه سوخت.  مجله سوخت و احتراق، د. 8، ش. 2، ص 85-101، 1394.
[11]              Fujimoto H., Mishikori T., Tsumakoto T. and Senda J., Modeling of atomization and vaporization process in flash boiling spray. In 6th International Conference on liquid atomization and spray systems, Rouen, France, 1994.
[12]              Avl List GmbH. AVL Fire v. 2013, CFD solver, Eulerian multiphase. ICE physics & chemistry, 2013.
[13]              Avl List GmbH. AVL Fire v. 2013, CFD solver,
Spray. ICE physics & chemistry, 2013.
[14]  اکبری ن. و عزیزی س.، بررسی عددی پدیده کاویتاسیون در انژکتور روی رفتار اسپری سوخت دیزل.  مجله مهندسی مکانیک مدرس، د. 18، ش. 3، ص 189-196، 1397.
[15]              Perry R.H. and Green D.W., Perry's chemical engineer's handbook. McGraw-Hill, New York, 1997.
[16]              Stumpp G., Ricco M., Common rail – An attractive fuel injection system for passenger car DI diesel engines. SAE International, Paper No.960870, 1996.
[17]              Postrioti L., Grimaldi C.N., Ceccobello M., Gioia D.R., Diesel common rail injection system behavior with different fuels. SAE Technical, paper 2004-01-0029, 2004.